JP6994683B2

JP6994683B2 - 電気掃除機用樹脂製吸引パイプ

Info

Publication number: JP6994683B2
Application number: JP2020118119A
Authority: JP
Inventors: 彰馬西野; 隆志森本; 英生峯; 雅史田中
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: JP2020176724A

Description

本発明は、電気配線用の導線が一体に敷設された電気掃除機用樹脂製吸引パイプに関するものである。

電気掃除機用樹脂製吸引パイプは、配線と樹脂製パイプが一体となったもの、すなわち配線一体型樹脂製パイプである。配線一体型樹脂パイプは、例えば射出成形あるいは押出し成形等で成形し、目標の径及び長さを得る方法が一般的である。電気配線用の導線の被覆方法は、例えば押出し成形機の先端のクロスヘッド部に、前記導線を挿入することで、押出し成形とともに被覆用樹脂が前記導線の周囲を被覆しながら成形されている。

これらの従来技術を組み合わせ、押出し成形で配線一体型の樹脂パイプを成形する際に、先端のクロスヘッドへ導線を挿入することでパイプの中に導線が配置された樹脂パイプを製造できることが容易に想像できる。

しかしながら、上記記載の組み合わせによる方法で製造された配線一体型樹脂パイプでは、樹脂パイプを任意の長さに切断する際に、樹脂パイプ内の配線も同様に切断されてしまうため、樹脂パイプの端面と配線の端面が同一面に並ぶため、外部との導通や端子の付加・接続が極めて困難であるという課題がある。

上記のような課題に対し、特許文献１に示す方法が開発されている。図２３，図２４は特許文献１に記載されたパイプと配線の一体化法を示す。

図２３は、溝加工前の呼び径（管の内径）２００ｍｍ用の内筒部材４１を示し、ほぼ円筒状で内径Ｄは約２１８ｍｍ、肉厚ｔは５ｍｍとなっている。両端外面にはコネクターピンを装着する台座４２ａ，４２ｂがあり、これらはポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなっている。

この内筒部材４１に、図２４に示す螺旋状の溝４３を機械加工する。そして溝４３内に電熱線を巻き、コネクターピンを接続してこれを台座４２ａ，４２ｂに装着する。そして別途、射出成形によって外筒部材を一体的に成形して電気溶着式プラスチック管継手を完成する。

特開平６－３４１５８７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、配線が必要なコネクターピン間の距離に応じてパイプの全周に溝加工を施した後、導線を溝に沿って巻き付ける必要がある。また、溝が加工された内筒に配線を巻き付けた後に必要とする距離に応じて配線を被覆できるだけの外筒を成形する必要がある。このため、最終のパイプ厚みが大きくなり重量が重くなる課題と、パイプ完成までの製造する時間が長くなり生産性が極めて低くなるという課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、軽量、且つ、生産性を両立した配線一体型樹脂パイプである電気掃除機用樹脂製吸引パイプを提供することを目的とする。

本発明の電気掃除機用樹脂製吸引パイプは、周方向の一部分に長手方向に沿うスリットを有する管形状シートと、電気掃除機配線用の導線が挿入される溝を有する平板状のホルダと、樹脂材とを備え、前記ホルダは、前記溝が前記スリットに沿い、かつ前記溝が前記スリットと連通するように、前記スリットの内周側に配設され、前記樹脂材は、前記溝と、前記ホルダの前記溝を有する面から前記溝を有する面と対向する管形状シートの内周側の面にわたる空間と、前記溝を有する面から前記スリットまでの空間と、前記スリットとを埋めるように充填されて、前記管形状シートおよび前記ホルダに接する、ことを特徴とする。

この構成の配線一体型樹脂パイプは、パイプの厚み及び重量に関しても、外周被覆による厚みの増加がないため、最初から目標のシート厚みで成形することができ、大幅に軽量なパイプを得ることができる。

また、配線の必要な距離全周に渡って導線を巻き付ける必要がなくなり、巻き付けた後の導線被覆工程が不要となるため、製品完成までのランニングタイムを削減することができる。

この構成によると、熱可塑性多層繊維強化シートを使った軽量、且つ、配線が一体化された樹脂パイプを、高い生産性・歩留まりにて安価に供給することができる。

本発明の実施の形態１における配線一体型樹脂パイプの端部の斜視図同実施の形態の配線一体型樹脂パイプの（ａ）長手方向の断面図と（ｂ）そのＡ－Ａ断面図同実施の形態の（ａ）ホルダの長手方向の断面図と（ｂ）そのＢ－Ｂ断面図電気掃除機の外観図同実施の形態の配線一体型樹脂パイプの斜視図同実施の形態の配線一体型樹脂パイプの成形に使用する射出成形装置の型開き状態の説明図同実施の形態の配線一体型樹脂パイプの成形に使用する射出成形装置の型閉じ状態の説明図（ａ）射出成形装置の芯棒に配線ユニットをセットする直前の断面図と芯棒の側面図、および（ｂ）芯棒に配線ユニットをセットした状態の断面図とそのＣ－Ｃ断面図スライドコア２３ａ，２３ｂの接合用隙間２６を示す拡大図型閉じして樹脂材９を射出して充填した状態の説明図配線ユニット８の導線１０を引き出す部分を成形中に覆う配線逃し空間２８を示す金型構成図樹脂材９が固化後の型開き状態の説明図成形品から芯棒２４を引き抜く状態の説明図本発明の実施の形態２における配線一体型樹脂パイプに使用する（ａ）配線ユニットの分解図と（ｂ）ホルダのＤ－Ｄ断面図同実施の形態で使用する射出成形装置の芯棒の要部断面図同実施の形態で芯棒の凹部２５に配線ユニット８をセットし、樹脂材９を射出注入し成形品から芯棒２４を引き抜く前の断面図実施の形態１を比較例とした場合の（ａ）軸方向両端からパイプ中央に向かって作用する収縮応力の説明図と（ｂ）その全体図本発明の実施の形態２の（ａ）軸方向両端からパイプ中央に向かって作用する収縮応力とホルダから作用する復元力の説明図と（ｂ）その全体図同実施の形態で使用するホルダと芯棒の別の実施例の断面図本発明の実施の形態３の（ａ）（ｂ）（ｃ）それぞれ別の実施例のホルダを示す平面図本発明の実施の形態４の（ａ）（ｂ）それぞれ別のホルダを示す断面図本発明の実施の形態５における（ａ）配線ユニットの断面図と（ｂ）Ｅ－Ｅ矢視図特許文献１に記載された配線一体型樹脂パイプの内筒部材を示す図特許文献１に記載された配線一体型樹脂パイプの内筒部材に設けた溝形状を示す図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１～図１３は本発明の実施の形態１を示す。

図４に示す一般的な電気掃除機は、掃除機本体１に塵や埃を吸引する力を発生させるモータが配置されている。掃除機本体１と吸引ノズル２の間は、柔軟性のある中空のホース３，電気掃除機用樹脂製吸引パイプである配線一体型樹脂パイプ４を介して接続されている。ホース３の先端に設けられている手元操作部５には、電源や各種操作を行うスイッチや表示部が配置されている。例えば、配線一体型樹脂パイプ４を介して吸引ノズル２のモータに通電してブラシを回転することができる。

図５は配線一体型樹脂パイプ４を示す。図１は配線一体型樹脂パイプ４の一端の拡大図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、配線一体型樹脂パイプ４は、短手方向（矢印Ｘ方向）の両端の間にスリット６が形成されるように間隔をあけて略管形状になった管形状シート７と、スリット６よりも内側で長手方向（矢印Ｙ方向）に沿って配設された配線ユニット８と、管形状シート７のスリット６の合わせ面と配線ユニット８とで構成する隙間に充填されて、管形状シート７のスリット６の合わせ面を密閉している樹脂材９とを有し、配線ユニット８に配線用の導線１０が長手方向に敷設されている。

管形状シート７は、織物層を有するポリオレフィン系の熱可塑性多層繊維強化樹脂シー
トで、成形前の形状は長方形である。配線ユニット８は、図３（ａ）（ｂ）に示すホルダ１１と、このホルダ１１に互いに並行して形成された溝１２が長手方向に形成されている。溝１２に導線１０が挿入されている。ホルダ１１の材料にはポリオレフィン系熱可塑性樹脂を使用した。導線１０は、両端部分が９０°曲げてホルダ１１の外部に引き出されている。ホルダ１１の長手方向の長さは管形状シート７よりも長い。

管形状シート７の短手方向に長辺が向かい合って構成されているスリット６と、配線ユニット８のホルダ１１の隙間には、射出成形装置によって溶融した樹脂材９が射出して充填され、この樹脂材９の温度が低下して固化することによって、管形状シート７と配線ユニット８とが一体化されている。

なお、配線一体型樹脂パイプ４の両端部で、管形状シート７の長手方向の両端には、規定の形状の接続部１３が樹脂材９によって一体に成形されている。ホルダ１１の端部の一部が接続部１３に形成された窓１４で露出しており、導線１０の端部が接続部１３の窓１４から外部に引き出されている。

また、射出成形装置によって溶融した樹脂材９を充填する際には、ホルダ１１の溝１２の隙間にも樹脂材９が充填されて固化している。

図６は射出成形装置の型開き状態、図７は型閉じ状態を示している。この射出成形装置は、可動側の第１金型２１と、固定側の第２金型２２で構成されている。第２金型２２は、スライドコア２３ａ，２３ｂと、スライドコア２３ａ，２３ｂの中にセットされた芯棒２４などから構成されている。芯棒２４には、図８（ａ）に示すように上面の一部にホルダ１１をセットする凹部２５が形成されている。

この配線一体型樹脂パイプ４は次の工程で製造できる。

先ず、導線１０を溝１２にセットした配線ユニット８を、図８（ｂ）に示すように芯棒２４の凹部２５にセットする。さらに図６に示すように芯棒２４の周面に、管形状シート７が略管形状になるようにセットする。

なお、芯棒２４に配線ユニット８をセットしてから管形状シート７を巻き付けたが、管形状シート７を芯棒２４の周面に巻き付けてから配線ユニット８をセットしても同様である。

次に、スライドコア２３ａ，２３ｂを閉じて、スライドコア２３ａ，２３ｂによって管形状シート７の外周面を拘束する。閉じたスライドコア２３ａ，２３ｂの上部には、管形状シート７の短手方向に長辺が向かい合って構成されているスリット６に沿って図９に示すように接合用隙間２６が形成されている。このスライドコア２３ａ，２３ｂの接合用隙間２６を第１金型２１で覆う。

これによって、管形状シート７のスリット合わせ面および配線ユニット８、スライドコア２３ａ，２３ｂの３面によって接合用隙間２６が軸方向に長い形状で形成されている。

図１０に示すように、第１金型２１のスプル２７から接合用隙間２６に溶融した樹脂材９を射出して充填する。樹脂材９としては、ポリオレフィン系熱可塑性接合樹脂を使用した。この接合用隙間２６に溶融した樹脂材９を射出し、樹脂材９の熱を放熱することによって、樹脂材９が固化すると共に管形状シート７のスリット合わせ面に沿って軸方向に長い形状で接合および配線ユニット８が一体化されるとともに、芯棒２４に管状に巻き付けられた管形状シート７の軸方向の両端面に関しても、図２（ａ）に示した接続部１３を一
体形成して樹脂封止する。

なお、この成形中に配線ユニット８から外へ引き出された導線１０は、図１１に示したように金型の構成により設けた配線逃し空間２８に収容して、配線逃し空間２８の外縁部２９で金型がホルダ１１に接しているため、溶融した樹脂材９が配線逃し空間２８に流入しない。

樹脂材９が冷却されて固化後に、図１２に示すように金型を型開きしてスライドコア２３ａ，２３ｂを開放して、さらに図１３に示すように芯棒２４を成形品から引き抜くことで、配線一体型樹脂パイプ４を得る。

この配線一体型樹脂パイプ４は、長方形の管形状シート７を芯棒２４に巻き付けて断面形状が筒型形状に拘束され、さらに、管形状シート７の合わせ面および配線ユニット８を、冷却・固化した樹脂材９で接合・一体化している。

ホルダ１１は、導線１０の直径をｄ、導線１０の必要本数をｎとした場合に、幅が（ｄ＋０．２ｍｍ以上）×ｎ、各導線１０の間隔は隣り合う導線１０が絶縁を保った状態で配置され、厚みが（ｄ＋０．２ｍｍ以上）、長手方向の軸方向長さは導線１０による必要配線距離以上である。溝１２の深さはｄ／２以上であって、ホルダ１１の形状は幅１３ｍｍ×高さ２ｍｍ×長さ３４４ｍｍ、導線間距離３ｍｍ、導線直径ｄ＝１ｍｍ、溝１２の深さ０．８ｍｍとした。

かかる構成によれば、同材料及び同内径、同距離配線における配線一体型パイプ製造時の製品重量が従来の製造方法によるパイプ製品重量に対し、約４５％軽量化することができた。また、内径が同じ構造体で比較した場合、配線一体化後のパイプ外形を約９％削減することができた。

また、管形状シート７の軸方向スリット合わせ面だけでなく、管形状シート７の両端面も樹脂材９の接続部１３で被覆し樹脂封止したことにより、断面形状が筒型になっている管形状シート７の両端からのゆがみや変形を拘束することができ、真円度の高い樹脂パイプを製造することができた。

本発明の配線一体型熱可塑性樹脂管は、従来の射出成形と同等のサイクルタイムでパイプ内への配線の一体化が可能であるため、配線が必要とされるパイプ材への量産にも適用できる。

なお、管形状シート７には織物層を有する多層繊維強化樹脂シートを用いたが、芯棒２４に管形状に巻き付けることができるシート材であれば、その構成は特に限定されない。または、複数の層を有する積層シートや強化繊維で構成された織物層を含むプリプレグ等でもよく特に限定されない。

また、管形状シート７，溝１２を有するホルダ１１，接合用の樹脂材９を用いたが、その組み合せは特に限定されず、異種系統のシート及びホルダ、接合樹脂を用いてパイプを一体化して製造しても良く、その組み合わせは射出成形で接合できるものであれば限定されない。

また、パイプ外に引出した導線１０は９０°に曲げて引き出したが、引出し角度は特に限定されず任意の角度に設定してよい。

（実施の形態２）
図１４～図１９は本発明の実施の形態２を示す。

実施の形態１では配線ユニット８のホルダ１１として、芯棒２４にセットする前の形状が図８（ａ）に示すように全体形状がフラットのものを使用したが、この実施の形態２では、全体形状が長手方向に湾曲したホルダ１１を芯棒２４にセットして成形している点で実施の形態１とは異なっている。なお、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

長手方向に湾曲したホルダ１１の形状は、実施の形態１で用いた、幅１３ｍｍ×高さ２ｍｍ×長さ３４４ｍｍ、導線間距離３ｍｍとし、導線直径１ｍｍ及び溝深さ０．８ｍｍのものに、曲率半径３５０ｍｍを付与したものを製作した。この湾曲したホルダ１１には、図１４（ｂ）に示すように両側面にホルダ１１の全長にわたって凸部３０を形成して段付きに構成されている。芯棒２４の凹部２５の内面には、図１５のようにセットされたホルダ１１の凸部３０に係合する凸部３１が形成されている。凹部２５は上面が狭く、下面が広い形状となっている。

芯棒２４に配線ユニット８のホルダ１１をセットする際には、芯棒２４の凸部３１，３１の下面に、ホルダ１１の一端の凸部３０，３０の上面を係合させて、湾曲したホルダ１１を芯棒２４の一端よりスライドさせながらセットすることによって、断面形状がストレートな凹部２５によってホルダ１１の形状を湾曲形状からストレート形状に弾性変形させて挿入が可能である。

このように湾曲したホルダ１１を有した配線ユニット８をセットした芯棒２４の外周に管形状シート７を略管形状に巻き付けた後、実施の形態１と同様にスライドコア２３ａ，２３ｂによって管形状シート７の外周面を拘束する。そして実施の形態１と同様に第１金型２１のスプル２７から溶融した樹脂材９を射出して充填する。充填した樹脂材９が冷めて固化してから、成形品から芯棒２４を引き抜く。

この実施の形態２では、成形品から芯棒２４を引き抜くことによって、湾曲した元の状態に戻ろうとするホルダ１１の復元弾性力の効果によって、接合用隙間２６上に軸方向で発生していたパイプ内側への反り量が、実施の形態１の場合に比べて５％低減することができ、円筒度の高い配線一体型樹脂パイプ４を製造することができた。

以下にその詳細を示す。

ホルダ１１が湾曲していない場合は、接合用隙間２６に射出される溶融した樹脂材９が冷却・固化した接合樹脂９Ａへと変化する際に、接合樹脂全体が熱収縮する。

また、管状に巻きつけられた管形状シート７の軸方向両端面７Ａは冷却・固化した接合用樹脂９Ａによって拘束・封止されており、図１７（ａ）のように軸方向両端からパイプ中央に向かって収縮応力３２が生じる。しかしながら、強化繊維で構成された織物層を有する管形状シート７は、溶融しないため冷却・固化という状態変化が生じず接合樹脂９Ａの熱収縮に追従することができない。そのため、管形状シート７のスリット合わせ面に設けられた接合用隙間２６上の軸方向に長い方向で成形品に図１７（ｂ）のように反りが発生する。

これに対して実施の形態２ではホルダ１１自身が湾曲しているため、成形後にスライドコア２３ａ，２３ｂの開放、および芯棒２４の引き抜きにより、成形品には図１８（ａ）のようにホルダ１１が湾曲した状態に戻ろうとする復元力３３が、管形状シート７のスリット合わせ面に射出され冷却・固化した接合樹脂９Ａへ軸方向に長い領域の全域で生じる。

これにより、接合用隙間２６上で内側に反ろうとする力に図１８（ｂ）のように内側から反発することができ、配線一体型樹脂パイプ４の軸方向での反り量を軽減することができる。

なお、ホルダ１１の曲率は、芯棒２４の凹部２５にスライドして挿入して矯正する際に、ホルダ１１にクラックや割れが生じない範囲で自由に設定できる。

また、芯棒２４にスライドしながら挿入する際に、配線ユニット８のホルダ１１をフラットに拘束できる構造であればよく、例えば図１９に示すように湾曲したホルダ１１の両側面にホルダ１１の全長にわたって半月状の凹部３４を形成し、芯棒２４の凹部２５の内側に凹部３４に係合する半月状の凸部３５を設ける等の組み合わせでもよく、特に制限されない。

また、湾曲したホルダ１１をフラットに拘束するために、芯棒２４のフラットな凹部２５に湾曲したホルダ１１を係合させたが、実施の形態１のようにホルダ１１自身がフラットな場合であっても、芯棒２４のフラットな凹部２５に係合させて実施することもできる。

（実施の形態３）
図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施の形態３を示す。

上記の各実施の形態では、導線１０の両側が９０°曲げられて配線一体型樹脂パイプ４の両端近傍から引き出されていたが、パイプ外への引出し位置は特に限定されない。具体的には、図２０（ａ）に示したように一直線上に複数の導線１０を配置できる溝形状１２Ａ、図２０（ｂ）に示したように斜めに導線１０を配置できる溝形状１２Ｂ、図２０（ｃ）に示したように任意の位置で導線１０を折曲げずストレートのまま埋込み、パイプの軸方向端面から配線を引出すための通し溝形状１２Ｃ等、構造上シートや接合用樹脂との干渉がなければ、任意の位置から必要本数を様々な溝形状で製造でき、様々な位置から自由な経路を通った導線１０をパイプ外へ引出すことができる。導線１０の本数ｎによって決まる溝の数も限定されない。かかる構成によれば、複雑な配線の引回しや導線ごとに引出したい位置が異なる場合にも対応が可能になる。

（実施の形態４）
上記の各実施の形態のホルダ１１は、導線１０を挿入する溝が接合用隙間２６の側の面に形成されているだけで、溝の両側は滑らかなフラット面であったが、図２１（ａ）に示すように溝部以外の場所に突起形状３６を設けたり、図２１（ｂ）に示すように接合面の面性状を故意に粗くした面３７としても良い。

かかる構成によれば、突起を設ける、または面性状を粗くすることでホルダ表面において樹脂材９のアンカー効果が発現し、接合強度が向上した。

（実施の形態５）
上記の各実施の形態のホルダ１１は、導線１０を挿入する溝１２または１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが形成されていたが、図２２（ａ）（ｂ）に示すように導線１０の両端だけを電気絶縁性材料で形成されたホルダ１１から外側へ引き出して、両端を除いて導線１０を電気絶縁性材料に埋設して構成することもできる。

なお、上記の各実施の形態は同時に複数を組み合わせることができる。

本発明は各種の装置で使用される電気掃除機用樹脂製吸引パイプである配線一体型樹脂パイプの量産化に寄与する。

１掃除機本体
２吸引ノズル
３ホース
４配線一体型樹脂パイプ
５手元操作部
６スリット
７管形状シート
８配線ユニット
９樹脂材
９Ａ冷却・固化した接合樹脂
１０導線
１１ホルダ
１２溝
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ溝形状
１３接続部
１４接続部１３の窓
２１第１金型
２２第２金型
２３ａ，２３ｂスライドコア
２４芯棒
２５芯棒２４の凹部
２６接合用隙間
２７第１金型２１のスプル
２８配線逃し空間
２９配線逃し空間２８の外縁部
３０ホルダ１１の凸部
３１芯棒２４の凸部
３２軸方向両端からパイプ中央に向かって収縮応力
３３ホルダ１１の復元力
３４ホルダ１１の凹部
３５芯棒２４の凸部
３６ホルダ１１の接合面に設けた突起形状
３７ホルダ１１の接合面に設けた面性状を粗くした面

Claims

周方向の一部分に長手方向に沿うスリットを有する管形状シートと、
電気掃除機配線用の導線が挿入される溝を有する平板状のホルダと、
樹脂材と
を備え、
前記ホルダは、前記溝が前記スリットに沿い、かつ前記溝が前記スリットと連通するように、前記スリットの内周側に配設され、
前記樹脂材は、前記溝と、前記ホルダの前記溝を有する面から前記溝を有する面と対向する管形状シートの内周側の面にわたる空間と、前記溝を有する面から前記スリットまでの空間と、前記スリットとを埋めるように充填されて、前記管形状シートおよび前記ホルダに接する、電気掃除機用樹脂製吸引パイプ。
前記ホルダにおける、前記ホルダの長手方向に垂直な断面が段付きまたは凹凸形状である、
請求項１記載の電気掃除機用樹脂製吸引パイプ。
前記導線の直径をｄ、前記導線の必要本数をｎとした場合に、
前記ホルダの幅が（ｄ＋０．２ｍｍ以上）×ｎ、各導線の間隔は隣り合う導線が絶縁を保った状態で配置され、
前記ホルダの厚みが（ｄ＋０．２ｍｍ以上）、前記溝の深さはｄ／２以上、軸方向長さは必要配線距離である、請求項１に記載の電気掃除機用樹脂製吸引パイプ。